双层外立面对竖直向下火蔓延影响的实验研究

通过实验研究了层间效应对聚甲基丙烯酸甲酯向下火蔓延特性的影响。在6组不同立面间距的条件下,对火焰高度、温度、质量损失速率和火蔓延速率等参数进行研究,建立了传热物理模型并进行理论分析,得到了聚甲基丙烯酸甲酯在预热区和热解区的辐射、对流热反馈的函数表达式。实验结果表明:随着外立面之间间距的增大,火焰厚度减小,火焰形状发生不规则变化;质量损失速率的对数与火焰高度的对数呈线性关系;在间距不同的情况下,火焰的最高温度保持不变;随着间距的增加,火蔓延速率分3个阶段逐渐下降。理论分析表明:间距变化时,对流和辐射热反馈所占主导地位不同,当间距大于6 cm时,辐射热反馈几乎可以忽略不计,且理论分析与实验结果一致。

坡度对峡谷火蔓延影响的实验研究

峡谷地形火蔓延可诱发爆发火,带来惨重的人员伤亡。利用峡谷火蔓延实验台(长6.0 m,宽8.0 m),以松针为燃料,研究不同中间坡度角(0°,10°,20°,30°)和侧坡度角(10°,20°,30°)条件下,线火源引燃的对称峡谷火蔓延变化规律。当中间坡度角高于10°时,随着侧坡度角的增大,火头向燃料床两侧移动,火线呈现显著的凹形。火蔓延速率随中间坡度角和侧坡度角的升高而增大。峡谷中心线上火焰前方的气体流速随中间坡度角的升高而增大,随着侧坡度角的升高而减小。当中间坡度角高于20°、侧坡度角高于10°时,在峡谷中心线上产生了爆发火。

高层建筑不同外保温立面结构火蔓延模拟研究

为明确高层建筑外保温立面结构与火灾蔓延的关系,采用Pyrosim火灾仿真软件,研究不同外保温立面结构对高层建筑火蔓延的影响。结果表明:高层建筑外立面火蔓延过程中,不同外立面结构保温系统随其结构空间受限程度的增大,正面空气卷吸能力减小,热释放速率降低,但其烟囱效应显著增强、烟气流速更快,导致竖向火蔓延速度加快;铝板幕墙结构保温系统随其空气层厚度的增加,温度和烟气流速先增大后呈现较大波动;外墙保温系统性能的老化将增加高层建筑外立面火灾风险。

不同坡度条件存在隔离带燃料床地表火蔓延试验模拟研究

为了更好地了解斜坡条件下地表火势蔓延的特点和隔离带后的燃料引燃机制,开展了6种不同地形坡度(0°、10°、15°、20°、25°、30°)和5种不同隔离带宽度(5 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm)的地表火蔓延穿过隔离带的火行为试验研究。结果表明,在隔离带前地表火蔓延过程中,随着坡度增大,火焰由平坡时向已燃区偏倒逐渐过渡为向未燃燃料贴附,火蔓延速率、火焰长度和热流特征值均增大,火焰倾角减小。同时,在隔离带有效时,带后燃料表面温度和热流明显降低;而在隔离带失效时,带后燃料表面温度和热流与带前相比差异不大,且带后燃料温度按测点顺序依次升高。在坡度一定时,带后燃料表面温度和热流随隔离带宽度增大而减小;在隔离带宽度一定时,带后燃料表面温度和热流随坡度增大而增大。

气膜钢筋混凝土结构粮仓火蔓延特性研究

气膜钢筋混凝土结构圆顶粮食仓(以下简称“气膜粮仓”)因具有安全性高、气密性强、隔热性好以及节能环保等优点而在我国得到了应用。然而,有关气膜粮仓的消防安全可靠性研究尚无定论。因此,本研究通过构建模拟火灾场景,分析了气膜粮仓发生火灾的可能性及原因,研究了粮仓外壁火蔓延特性。试验结果表明,气膜粮仓外层PVDF层和聚氨酯保温层能够被火源引燃并发生蔓延。距墙体2.5 m处最大热通量小于1.0 kW/m^(2),未达到点燃普通可燃物的热通量。此外,距墙体2.5 m处的温度未超过100℃,未达到柔性聚氨酯泡沫270℃的点燃温度。考虑一定的安全余量,建议防火间距应不小于3.0m。同时本文还提出了适合气膜粮仓的消防保护措施。

宽度和载荷对沟槽地表火蔓延特性的影响

为探究燃料床的宽度和燃料载荷对沟槽地表火蔓延燃烧特性的影响,设计了宽度分别为10、15、20 cm的燃料槽,分析了不同宽度和载荷条件下地表火蔓延速度、火焰高度和夹角、质量损失、滞留时间等燃烧特性的变化规律。结果表明,载荷越高,燃料的质量损失速率越大;相同载荷下,沟槽宽度越小,燃料消耗率越高。燃料槽侧壁使卷吸受限,火线成线性。火蔓延速率随宽度增加而增大,火焰高度随宽度和载荷增大而增大。在高载荷的情况下,火蔓延过程中产生大量可燃烟气,火焰形成向火蔓延方向的火焰夹角。

起火位置对聚苯乙烯外墙保温材料竖直火蔓延影响研究

为了研究建筑外墙火灾最不利起火点,首先,通过热重实验研究典型外墙保温材料聚苯乙烯在燃烧过程中的热解特性;其次,通过自建实验平台研究了不同起火位置对聚苯乙烯材料竖直燃烧的影响;最后,通过热重分析、燃烧过程分析、火焰高度、火蔓延速度和面积蔓延速率等实验,得出当起火位置位于材料中间位置时火灾危险性较高的结果。

基于燃料床的小坡度地表火蔓延模型研究

表述了几种常见的火蔓延模型,在传热分析的基础上,建立了一个比较理想的物理和数学模型,导出了描绘坡度火蔓延过程的微分方程及其初始、边界条件,并进行了数值计算.在燃料床上模拟了坡度地表火蔓延过程,通过对实验数据的测取和分析,讨论了火蔓延速率和温度场分布等随坡度大小变化的关系.最后将实验结果和理论计算结果对比分析,发现该模型能够揭示火蔓延规律,同时也得出了一些关于林火蔓延的结论,如上坡火能够加速火的蔓延和转化等.

金属面EPS泡沫夹芯板的对火反应特性和火蔓延特性

利用3种强度汽油火源引燃金属面可发性聚苯乙烯泡沫夹芯板(EPS彩钢板),分别采用ISO9705房屋/墙角试验装置和热电偶束测定了不同处理方式下的板材对火反应特性和火蔓延特性.结果发现,3种强度火源下封边加固板材峰值热释放速率为未封边板材的0.1倍、0.5倍和0.8倍,最高温度范围分别为35～249,℃、61～820,℃和50～527,℃,水平方向0.1～0.3,m距离内最高平均蔓延速率分别为0.09～2,cm/s、1.4～10,cm/s和4.4～10,cm/s,火源功率增大可使达到同一温度的传播速率最高增大100倍,同一时刻水平和垂直方向上不同测点温度呈现一阶指数衰减的分布规律.采用槽铝和白铁皮覆盖夹芯板面板边缘处并均匀使用铆钉加固后,夹芯板整体燃烧性能被有效抑制,对外墙保温板材的应用方式具有积极借鉴意义.

竖向间距对PMMA材料火蔓延行为影响研究

PMMA材料广泛应用于建筑外立面,一旦起火极易蔓延。本文以小尺寸实验的方式研究了不同竖向间距下,PMMA材料的起火蔓延情况。结果表明:随着竖向间距的增加,火焰高度、火焰厚度和最高表面温度均呈下降趋势。竖向间距的存在,削弱了下部火焰对试样的有效加热,减小了预热区的长度,从而降低了火焰前锋的蔓延速度和质量损失速率,延长了热解所需的时间。

中空结构可燃物竖直向上火蔓延特性实验研究

为探究中空结构固体可燃物竖直向上火蔓延的特征规律,针对不同试样内径(d)的瓦楞纸圆管进行竖直向上的火蔓延实验研究,探讨试样内径对其竖直向上火蔓延特性的影响。结果表明:其火蔓延过程可以分为火焰发展、稳定蔓延和火焰衰弱3个阶段,蔓延过程中对流换热占据主导地位;平均火焰高度随d的增大先增大后略微减小,在d=70 mm时达到最大;火蔓延速率和质量损失速率均随d的增大而增大,并且质量损失速率与d存在较好的线性关系;火蔓延速率与热释放速率呈现出较好的幂次关系。可以发现在一定范围内,中空结构可燃物的内径越大其火灾危险性越高。

静止环境中可燃固体表面火蔓延特性的实验研究

本文通过模拟实验方法研究静止环境条件下可燃固体材料表面的火蔓延特性。应用火焰结构显示技术连续观察和记录了固体可燃物表面火蔓延的火行为，并利用温度示踪技术连续考察和分析了固体可燃物表面的火蔓延过程，同时研究分析了燃烧试样类型对火蔓延速率的影响，所得结查物理上合理。

受限距离影响下竖向顺流火蔓延规律研究

以长45.0 cm、宽5.0 cm、厚2.0 mm的广告画布作为研究对象,开展了受限距离为3.0〜9.0 cm的竖向顺流火蔓延实验,定量分析受限距离对火焰长度、火蔓延速度、点燃时间等参数的影响。结果表明:受限距离3.0〜8.0 cm时,受限侧火焰长度明显大于未受限侧火焰长度;受限距离超过8.0 cm时,两侧火焰长度基本一致。随受限距离增加,火焰长度与火蔓延速度均表现为先增加后减小,最终趋于稳定,而点燃时间则表现为先减小后增加,最终趋于稳定值。建立了材料表面接收热流与点燃时间的关系式,分析了材料表面接收热流随受限距离的变化趋势,阐释了火蔓延速度随受限距离非单调变化的原因。

高层建筑典型外墙保温材料火蔓延特性数值模拟研究

有机保温材料被广泛应用于高层建筑外墙保温体系的同时,也可能增加高层建筑的火灾风险。本文通过计算机模拟,着重研究了保温材料之一的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的火蔓延速率、失重速率及温度场分布等特性。研究结果发现:发生火灾后,外墙保温材料可以在很短的时间内自下而上蔓延至整个材料表面,并有表皮着火的现象。在火焰到达材料顶部之前,向上火蔓延占主导地位,材料中部区域明显燃烧脱落,火焰在材料两端上部继续燃烧,有向下加速蔓延的趋势;之后,火焰沿着材料中部内侧向下剧烈燃烧,材料呈V字型燃烧直至熄灭。在高层建筑外墙外保温材料火蔓延中,不同着火点情况下的燃烧速率随时间变化的趋势相似,且会形成两个波峰。

北京山区主要针叶林可燃物空间连续性研究——可燃物水平连续性与树冠火蔓延

以北京市山区主要针叶林(侧柏林和油松林)为研究对象,通过对林分树冠可燃物的负荷量、结构、理化性质及火行为特征进行分析,建立了树冠可燃物水平连续性指数D和评估等级,并对侧柏林和油松林的可燃物水平连续性进行评估与分析。研究结果显示:可燃物负荷量对火蔓延速度的影响显著,随可燃物负荷量增大,火蔓延速度增加,增加幅度受到可燃物紧密度的影响;风速对火蔓延速度的影响十分明显,对可燃物水平连续性的影响程度大于坡度;相同风速下,油松林树冠火的蔓延速度大于侧柏林;侧柏林D的平均值为1.470(高度连续),油松林D的平均值为0.933(中度连续),侧柏林树冠火蔓延的危险性大于油松林,一旦发生火灾,侧柏林比油松林更容易形成大面积高强度树冠火;D的主要影响因素是针叶树种树冠负荷量及其空间分布,以及风速和坡度及其协同作用。

全尺寸墙角火实验中木工板表面火蔓延研究

对木工板表面火蔓延进行了全尺寸墙角火实验研究,实验是在符合ISO9705标准的ISOROOM全尺寸实验装置内进行.通过测量材料表面的温度来研究火蔓延的情况,同时还将火蔓延与火灾过程中的重要参数如热释放速率、热流密度和室内温度等进行了比较,分析了相互之间的关系.研究结果为火灾安全设计和计算机数值模拟提供了实验依据.

基于元胞自动机的城市区域火蔓延概率模型探讨

考虑建筑结构物震后可能发生的次生火灾的不确定性,给出解决问题的基本思路,构建了基于元胞自动机的城市地震次生火灾蔓延概率模型,指出元胞着火的概率与建筑物的特性和灾害条件有关,包括建筑材料、外墙是否有开口、与着火元胞的距离、地震对建筑的破坏程度以及气象条件等因素。模型通过设置没有开口的外墙以及道路和空地来区分单体建筑和建筑之间的火蔓延。该模型量化了影响火蔓延概率的因素,能快速实现城市区域火蔓延过程的动态模拟,特别适宜用于城市宏观角度上的火蔓延模拟。模拟结果再现了火灾过程,这不仅提高了人们对城市区域火蔓延危害的认识,而且为城市规划设计和消防扑救措施提供了有益的理论依据。

高层建筑外立面U型结构火蔓延特性数值模拟研究

对高层建筑外立面U型结构竖直火蔓延特性影响进行了数值模拟研究,给出了火蔓延速度、热释放速率、火蔓延温度特性等参数。研究发现U型结构竖直火蔓延是一个加速燃烧的过程,当U型结构的结构因子α在0.4和1.6之间时,其火蔓延速度随着α的增加而增加,这是由于在燃烧过程中U型结构会产生烟囱效应,其强度随着U型结构结构因子的增大而增大,烟囱效应的增强加速了火蔓延过程。

拉萨和合肥环境下不同厚度保温材料XPS的火蔓延特性

分别对不同厚度保温材料XPS在高原地区拉萨和平原地区合肥进行一系列小尺寸火蔓延实验.通过分析在水平放置时,不同厚度保温材料在两地火蔓延过程中一些重要特性参数(火蔓延速度、平均池火长度、火焰侧面积和最高气相火焰温度等)的变化规律,定性地揭示了高原和平原环境对不同厚度保温材料XPS火蔓延特性参数的影响.结果表明,在拉萨火蔓延速度随着保温材料厚度的增加而增加,而在合肥却没有这种规律;无论在拉萨还是在合肥,平均池火长度、平均火焰侧面积均随着保温材料厚度的增加而增加;对于同种厚度的XPS,其在合肥地区的火蔓延速度、平均池火长度、平均火焰侧面积都大于拉萨地区,而最高气相火焰温度在合肥地区却呈现出略低于拉萨地区的特点.

外加辐射条件下水平方向火蔓延的实验研究

论文对存在外加辐射条件下的可燃物表面的水平方向火焰蔓延过程进行了实验研究 ,得到了多种典型可燃材料在不同的加热功率下 ,火焰前锋位置随时间变化的数据 ;分析了外加热情况下 。